Adsorção de fosfato com dolomita natural, modificada por tratamentos térmico e ultrassônico e hidrotalcita sintetizada

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Dávila, Ivone Vanessa Jurado
• Orientador(a): Schneider, Ivo Andre Homrich
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Beneficiamento de minerais; Dolomito; Águas residuais : Tratamento
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/250540

A dolomita - ou carbonato de Ca e Mg - é uma rocha sedimentar/metamórfica considerada como uma alternativa para ser utilizada como sólido adsorvente no tratamento de efluentes líquidos. Sua cristalinidade e natureza alcalina a tornam um material promissor para a retenção de diferentes poluentes ácidos, como os ânions (fosfato, nitrato e outros). Porém, sua baixa área de superfície específica e tamanho de poro consistem em fatores limitantes para sua aplicação no processo de adsorção. A fim de melhorar as propriedades da dolomita para adsorção, o presente estudo teve como objetivo a aplicação de métodos químicos e físicos para melhoria das propriedades do sólido para seu uso no processo de remoção de fosfato de soluções aquosas. O fosfato foi selecionado como poluente de estudo devido à sua natureza ácida e por ser uma fonte conhecida de eutrofização dos corpos de água quando presente em excesso. No presente estudo, os métodos utilizados para a modificação da dolomita, foram a calcinação e ultrassom. Além foi realizada uma síntese de um hidróxido duplo lamelar ou hidrotalcita (HDL). Os sólidos foram caracterizados aplicando técnicas como adsorção/dessorção de N2, tamanho dos poros (BET/BJH), difração de raios-X (DRX) e espectroscopia infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Foram estudados como parâmetros de adsorção o pH, dosagem dos sólidos adsorventes e tempo de contato, a fim de avaliar a capacidade de adsorção de fosfato em cada tipo de sólido produzido. Ainda, a cinética e a termodinâmica do processo foram avaliadas. Os resultados da caracterização mostraram que todos os métodos melhoraram as propriedades físico-químicas da dolomita de acordo com a seguinte ordem: HDL> ultrassom> calcinada> dolomita natural- com fatores de aumento da área superficial de 34.2; 3.3; 2.7 vezes maior, respectivamente, em relação à dolomita natural. Os resultados de adsorção mostraram 70 e 90 % de remoção de fosfato usando dolomita natural e calcinada, respectivamente, nas condições experimentais de pH 11, 60 min e 30 g L-1 dos sólidos. Os melhores parâmetros operacionais para dolomita tratada com ultrassom foram pH 9, massa de 18 g L-1 e 55 min de tempo de contato, com remoção de fosfato em aproximadamente 90 %. Finalmente, a HDL obtida da dolomita permitiu remoção de fosfato acima de 94 % em pH natural, 50 min e 2 L-1g de sólido. Os resultados mostraram que a dolomita natural apresentou levemente um aumento da área superficial induzida pelo efeito de calcinação e cavitação causada pelo tratamento térmico e pelo ultrassom, respetivamente. No entanto, a obtenção da HDL partir da dolomita apresentou propriedades físico-químicas significativamente melhoradas o que resultou em maior capacidade de adsorção, tornando o material mais promissor para uso na imobilização de fosfato. O estudo da cinética de adsorção de fosfato seguiu o modelo de pseudosegunda-ordem para a dolomita natural, calcinada e a hidrotalcita. Para a dolomita modificada com ultrassom, o modelo de pseudo-primeira ordem foi o que apresentou melhor ajuste. No estudo das isotermas, o modelo de Redlich-Peterson apresentou os melhores ajustes aos dados experimentais para todos os sólidos estudados, ainda a isoterma de Langmuir apresentou um bom ajuste junto com o modelo de Redlich-Peterson para a dolomita calcinada. Os parâmetros termodinâmicos sugeriram um processo espontâneo, endotérmico e favorável.